[发明专利]一种压力铸造极坐标3D打印设备与方法

说明书

技术领域

本发明属于三维增材制造技术领域,，特别涉及一种压力铸造3D打印设备及方法。

背景技术

在工业领域里，铸造是最基本的专业，为机械制造业提供毛坯或半成品，传统铸件的生产模式是先制作木模、型芯或腊模(精密浇铸用)，然后造型(砂型)、烘干砂型、刷涂料、浇注、冷却，然后对铸件进行清理，去冒口、打磨、喷沙等后续处理；众所周知铸造业目前存在最大问题是：1.工人的劳动强度大；2.工作环境恶劣:脏乱差、粉尘大(打磨的金属粉末和造型砂尘粉末)；3.产品内部质量难控制和废品率高，虽然近些年来铸造有了一定的发展，但受本专业特殊性的限制及中国劳动力的匮乏，铸造业也陷入了艰难的境地。机械零部件要是能直接打印出来，不用加工或少加工，这便是未来工业4.0革命的目标。

目前快速成型制造技术发展比较块，具体工艺很多，但金属材料快速成型目前有两种方法：直接法和间接法。1.间接法选域激光烧结：是将有机粘结剂粉末和有金属粉末按一定比例组成机械混合物，或有机粘结剂覆膜和金属粉末所得到的物质作；由于有机粘结剂或有机粘结剂覆膜的熔点比金属低很多，因此在激光扫描时粘结剂先熔化，将金属粉末颗粒粘结起来，形成金属零件的坯体制件。间接法烧结工艺还需要复杂的后续处理工艺才能作为金属制件，这种方法配料复杂，工艺操作麻烦，制件易变形，所以仅适应小件和少量生产，零件力学性能(强度)和精度都比较差，尤其是制件成本高。2.直接选域激光烧结法：采用单一纯金属粉末或由高熔点金属粉末和低熔点金属粉末混合而成的粉末作为烧结用的材料，利用高能量激光烧结直接获得金属零件，直接烧结法也需要复杂的后续处理工艺，所得制件的密度及力学性能很难满足零件的功能要求，表面质量也差，目前在钛合金、不锈钢等特殊材料中进行试验者较多。综上金属粉末SLS技术在工业领域里现在只是开始(试验尝试阶段)，烧结的三维制件普遍存在力学性能、表面质量、密度、精度比较差，还不能作为功能性机械零部件直接使用，有待于新材料、新工艺和新智能装备的开发和运用。

发明内容

基于此，本发明公开了一种压力铸造极坐标3D打印设备，所述打印设备包括：

打印头及送料装置，用于高温熔融状态铝及铝合金的保温、传送及定量挤出；

极坐标运动控制装置，用于实现工作台在公转半径内的经线方向的运动和工作台的回转曲线运动；

平面坐标运动控制装置，用于和极坐标相配合，实现打印设备的逐层堆积打印制造的过程，并且能够实现打印头经线方向和Z向的运动；

运动控制及工艺控制系统，利用二维轮廓数据驱动极坐标运动控制装置、平面坐标运动控制装置及打印头及送料装置，实现铝及铝合金的3D打印。

附图说明

图1为本发明一个实施例中压力铸造3D打印设备的示意图；其中：1.底板；2.立板；3.第一电机；4.第一丝杠；5.横梁及丝杠螺母；6.第二电机；7.第二丝杠；8.滑块和打印头；9.输送管；10.熔化炉；11工作台；12.第四电机；13.第三丝杠；14.第三电机；15.摇臂；16.第五电机；17.极坐标滑块 18.支撑滚轮。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步的说明；

在一个实施例中，本发明公开了一种压力铸造极坐标3D打印设备，所述打印设备包括：

打印头及送料装置，用于高温熔融状态铝及铝合金的保温、传送及定量挤出；

极坐标运动控制装置，用于实现工作台在公转半径内的经线方向的运动和工作台的回转曲线运动；

平面坐标运动控制装置，用于和极坐标相配合，实现打印设备的逐层堆积打印制造的过程，并且能够实现打印头经线方向和Z向的运动；

运动控制及工艺控制系统，利用二维轮廓数据驱动极坐标运动控制装置、平面坐标运动控制装置及打印头及送料装置，实现铝及铝合金的3D打印。

本发明所述的设备用于铝及铝合金的精密铸造，在此基础上也可发展其它材料的精密铸造，所述设备利用极坐标3D打印机作为铸造操作平台，而创建压力铸造成型的思想，并且在此基础上提出铝及铝合金压力铸造的3D打印技术。压力铸造3D极坐标打印机将是铸造业转型升级的起点，也是未来工业的发展方向。

本发明压力铸造3D打印设备的发明和问世将为实现铸造业的转型升级和开启中国机器人及智能装备2.0增添光辉的一页，实现高效、节材和节能环保的少无切削加工，也将彻底改变落后的铸造行业。